新型電熱微驅動器與雙穩(wěn)態(tài)機構的研究.pdf

1、鑒于電熱微驅動器具有輸出力矩大、驅動電壓低、適合微型化、易集成制造等優(yōu)點，本文首先提出兩類電熱微驅動器結構，并在仿真優(yōu)化的基礎上進行了原型器件的制備和測試。為了發(fā)揮電熱驅動器的優(yōu)點，降低其功耗和響應時間，我們設計了一種新型的雙穩(wěn)態(tài)結構，選定典型的由氧化鋁驅動層與鎳電阻絲發(fā)熱層構成的雙層膜電熱驅動器結構為主要研究對象，通過優(yōu)化組合工藝，最后實現(xiàn)了熱驅動器與雙穩(wěn)態(tài)結構集成制造，并且測試了其性能。
　　本文提出兩類電熱微驅動器結構，一類

2、是金屬基聚合物SU8的電熱微驅動器，一類是基于氧化鋁薄膜的電熱微驅動器，其中針對后者又提出兩種不同結構：一種氧化鋁驅動層與SU8輔助功能層聯(lián)合作用，中間嵌入電阻絲發(fā)熱層的三層膜電熱驅動器結構；一種是典型的氧化鋁驅動層與鎳電阻絲發(fā)熱層構成的雙層膜電熱驅動器結構。首先，應用ANSYS仿真軟件，對熱驅動器進行力學仿真優(yōu)化；接著，研究了其微細加工工藝，重點研究氧化鋁薄膜的制備過程，刻蝕過程，以及銅犧牲層刻蝕技術，合理設計各個單項工藝制備流程，成

3、功制備熱驅動器原型器件。比較而言，后一種驅動器結構，制備工藝相對簡單，不存在SU8與偏置層分離的問題，且成品率高，經測試驅動電流為80mA時，驅動位移達到46um。
　　我們引入了一種新型雙穩(wěn)態(tài)結構，實現(xiàn)對熱驅動器的鎖定以降低功耗。同時設計加工了三種不同結點的扭梁/懸臂梁雙穩(wěn)態(tài)結構，并通過掃描電鏡觀察其表面形貌，用Veeco光學掃描儀，表征其靜、動態(tài)特性。
　　最后將電熱微驅動器和雙穩(wěn)態(tài)機構集成制造，在整合單項工藝的基礎上確